DE3543414A1 - FLAME RETARDANT COMBINATION - Google Patents
FLAME RETARDANT COMBINATIONInfo
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Description
- 2 - Case 153-4968- 2 - Case 153-4968
35434H35434H
Die Erfindung bezieht sich auf Flammschutzmittel-Gemische, die in Form von Mikrokapseln in polymeres organisches Material eingebaut werden.The invention relates to flame retardant mixtures in the form microcapsules are incorporated into polymeric organic material.
Es wurde gefunden, dass sich Mikrokapseln, die ein Gemisch ausIt has been found that microcapsules, which are a mixture of
a) halognierten, flammhemmenden organmischen Verbindungen (Komponente a) unda) halogenated, flame-retardant organic compounds (Component a) and
b) einem anorganischen Oxid, Hydroxid, Borat oder Phosphat (Komponente b),b) an inorganic oxide, hydroxide, borate or phosphate (component b),
enthalten, ausgezeichnet als Flammschutzmittel für polymere organische Stoffe eignen.included, excellent as a flame retardant for polymeric organic Fabrics are suitable.
Unter halogenieren, flammhemmenden organischen Verbindungen sind vor allem die als solche bekannten, Chlor und/oder Brom enthaltende Verbindungen zu verstehen, deren Molekulargewicht zu 20 bis 75 %, vorzugsweise 40 bis 75 % auf den Gehalt an Halogenatomen zurückzuführen ist; die Anzahl Kohlenstoffatome zu Halogenatomen ist hier etwa 5:1 bis 1:1. Die bevorzugt verwendeten Verbindungen schmelzen zwischen ca. 50 und 35OeC, sind also bei Umgebungstemperatur fest.Halogenated, flame-retardant organic compounds are to be understood as meaning, above all, the chlorine and / or bromine-containing compounds known as such, the molecular weight of which is 20 to 75%, preferably 40 to 75 %, due to the halogen atom content; the number of carbon atoms to halogen atoms is about 5: 1 to 1: 1 here. The compounds are preferably used melt determined ie at ambient temperature between 50 and 35O e C are.
Besonders bevorzugt sind z.B. Tetrabromphthalsäure-anhydrid oder -imid; halogenierte Carbonsäureester, z.B. 2,2-bis-(Brommethyl)-3- -brompropyl-carbonat; Tribromphenyl-carbonat; Haiogenterephthalsäureester, z.B. Bis-(2,3-dibrompropyl)-terephthalat; halogeniertes Diphenyloxid, z.B. Decabromdiphenyläther; halogeniertes Benzol, Toluol, Xylol oder Aethylbenzol, z.B. Hexabrombenzol, Pentabromtoluol, Tetrabromxylol und Pentabromäthyl benzol; halogenierte cyclische (gesättigte oder ungesättigte) Verbindungen, z.B. Hexabromcyclodekan, Dibrom-Particularly preferred are, for example, tetrabromophthalic anhydride or -imide; halogenated carboxylic acid esters, e.g. 2,2-bis- (bromomethyl) -3- bromopropyl carbonate; Tribromophenyl carbonate; Shark terephthalic acid ester, e.g., bis (2,3-dibromopropyl) terephthalate; halogenated diphenyl oxide, e.g., decabromodiphenyl ether; halogenated benzene, toluene, xylene or ethylbenzene, e.g. hexabromobenzene, pentabromotoluene, tetrabromoxylene and pentabromoethyl benzene; halogenated cyclic (saturated or unsaturated) compounds, e.g. hexabromocyclodecane, dibromo-
ORiGlNAL INSPECTEDORiGlNAL INSPECTED
Cast- 153-4968Cast- 153-4968
methyl-dibromcyciohexan, Hexabrommethylbenzol, Perchlorpentacyclodekan; halogenierte Bisphenole, die gegebenenfalls dialkoxyliert sind, z.B. halogenierte Alkyl-arylather, insbesondere 2,2-bis-[4-(2,'3'-dibrompropoxy)-3,5-dibromphenyl]-propan; Bicyclo[2,2,l]-heptan-2,3-dicarbonsaure-Derivate, z.B. die Verbindung der Formelmethyl-dibromocyciohexane, hexabromomethylbenzene, perchlorpentacyclodecane; halogenated bisphenols, which may have been dialkoxylated, e.g., halogenated alkyl aryl ethers, especially 2,2-bis- [4- (2, '3'-dibromopropoxy) -3,5-dibromophenyl] propane; Bicyclo [2,2,1] -heptane-2,3-dicarboxylic acid derivatives, e.g. the compound of the formula
Br 6Br 6
bromierte Polymere, z.B. Poly-(tribromstyrol) und bromierte Polyphenylather sowie chloriertes Paraffin mit einem Chlorgehalt zwischen 20 und 75 Gewichtsprozent. Unter diesen Verbindungen sind die chlorierten Paraffine und die bromierten cycloaliphatischen Verbindungen, z.B. Hexabromcyclododecan sowie die bromierten Diphenyle und Diphenylether, insbesondere diejenigen der Formelbrominated polymers such as poly (tribromostyrene) and brominated polyphenyl ethers as well as chlorinated paraffin with a chlorine content between 20 and 75 percent by weight. Among these compounds are the chlorinated ones Paraffins and the brominated cycloaliphatic compounds, e.g. Hexabromocyclododecane and the brominated diphenyls and diphenyl ethers, especially those of the formula
worin η = 0 oder 1 und χ und y x+y 4 bis 10 ist, bevorzugt.where η = 0 or 1 and χ and y x + y 4 to 10 are preferred.
2 bis 5 bedeuten, wobei die Summe2 to 5, where the sum
Komponente b ist vorzugsweise ein Oxid, Hydroxid, Borat und/oder ein Phosphat von Al, Mg, Al, Si, Sn, Sb, Bi, Ti, Fe, Zn, Mo oder Wolfram, insbesondere Magnesium- oder Aluminiumhydroxid, Antimon- oder Wismut- -oxid oder Zink-borat, vor allem Sb2U3, Sb2U5 oder Zink-borat, speziell Component b is preferably an oxide, hydroxide, borate and / or a Phosphate of Al, Mg, Al, Si, Sn, Sb, Bi, Ti, Fe, Zn, Mo or tungsten, especially magnesium or aluminum hydroxide, antimony or bismuth oxide or zinc borate, especially Sb2U3, Sb2U5 or zinc borate, especially
- 4 - Case 153-4968- 4 - Case 153-4968
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Das Gewichtsverhältnis der Komponenten a:b ist im allgemeinen zwischen 5:1 und 1:2, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:1, insbesondere zwischen 3:1 und 3:2.The weight ratio of components a: b is generally between 5: 1 and 1: 2, preferably between 4: 1 and 1: 1, in particular between 3: 1 and 3: 2.
Im allgemeinen ist der Durchmesser der Mikrokapseln bis zu 100 um, vorzugsweise bis 75 pm, insbesondere bis 50 am. Das Gewichtsverhältnis Umhöllungsmaterial zu Kapselinhalt (Tara zu Netto) ist im allgemeinen 1:1 bis 1:150, vorzugsweise 1:5 bis 1:100, insbesondere 1:25 bis 1:75 ("Fill" ca. 50 bis 99,3 %, vorzugsweise 80 bis 99 %, insbesondere 96 bis 98,6 %).In general, the diameter of the microcapsules is up to 100 .mu.m, preferably up to 75 .mu.m, in particular up to 50 .mu.m. The weight ratio of wrapping material to capsule contents (tare to net) is generally 1: 1 to 1: 150, preferably 1: 5 to 1: 100, in particular 1:25 to 1:75 ("Fill" approx. 50 to 99.3%, preferably 80 to 99 %, in particular 96 to 98.6%).
Unter den erfindunggsgemäss flammfest ausrüstbaren Materialien sind im allgemienn alle organischen Polymeren zu erwähnen, insbesondere Polyolefine (z.B. Polyäthylen, Polypropylen und ihre Copolymeren), lineare gesättigte Polyester (z.B. Polyäthylenterephthalat, Polybutylenterephthalat etc.), ungesättigte Polyester (z.B. auf Maleinsäure-Basis), Polyamide (z.B. alle Nylon-Arten), Polyacrylate und -methacrylate (z.B. PMMA), Polystyrol, ABS-Polymere, Polyurethan, Polyacrylnitril und seine Copolymeren, Celluloseester, Epoxyharze und Polyvinylchlorid. Among the materials that can be made flame-retardant according to the invention are In general, all organic polymers should be mentioned, in particular polyolefins (e.g. polyethylene, polypropylene and their copolymers), linear saturated polyesters (e.g. polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate etc.), unsaturated polyesters (e.g. based on maleic acid), polyamides (e.g. all types of nylon), polyacrylates and methacrylates (e.g. PMMA), polystyrene, ABS polymers, polyurethane, polyacrylonitrile and its copolymers, cellulose esters, epoxy resins and polyvinyl chloride.
Die Mikrokapseln werden nach allgemein bekannten Methoden in die Polymermassen eingearbeitet. So können sie zum Beispiel den Monomeren oder Präpolymeren vor der Polymerisation oder den fertigen Polymeren im Extruder zugefugt werden.The microcapsules are incorporated into the polymer masses by generally known methods incorporated. For example, you can add the monomers or prepolymers before the polymerization or the finished polymers in the extruder be inflicted.
Die Mikrokapseln können auch zu einem Masterbatch (Konzentrat) verarbeitet und als solches den Polymeren zugesetzt werden. Im allgemeinen enthalten entsprechende Konzentrate 20 bis 90, vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsprozent Mikrokapsel-Material, der Rest ist ein im vorgesehenen Substrat leicht verteilbares (verträgliches) Polymer. Das Konzentrat kann auch eine Suspension der Mikrokapseln (vorzugsweise 20 bis 90, insbesondere 40 bis 80 Gewichtsprozent Kapseln enthaltend) in einem organischen Lösungsmittel sein.The microcapsules can also be processed into a masterbatch (concentrate) and added as such to the polymers. Corresponding concentrates generally contain 20 to 90, preferably 40 to 80 Weight percent microcapsule material, the remainder is an im intended Substrate easily spreadable (compatible) polymer. The concentrate can also contain a suspension of the microcapsules (preferably 20 to 90, in particular 40 to 80 percent by weight capsules) in one be organic solvents.
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
- 5 - Case 153-4968- 5 - Case 153-4968
35434H35434H
Das Kapselmaterial (die Umhüllung) ist vozugsweise ein im Substrat (der flammfest auszurüstenden Polymerenmasse) unlösliches Polymer, so dass gewahrleistet ist, dass das flammhemmende Verbindungsgemisch in der ursprünglich eingesetzten Form (Mikrokapseln) erhalten bleibt bis das Substrat auf eine Temperatur erhitzt wird, die nahe dem Flammpunkt des Substrats liegt (etwa 200*C).The capsule material (the envelope) is preferably one in the substrate (the polymer mass to be made flame-resistant) insoluble polymer, see above that it is ensured that the flame-retardant compound mixture in the originally used form (microcapsules) is retained until the substrate is heated to a temperature close to the flash point of the substrate lies (approx. 200 * C).
Das Kapselmaterial (die umhüllende Membrane) besteht z.B. aus Gummi -Arabikum, Gelatine, Cellulose-acetat-phthalat oder Phenol-Formaldehydharz .The capsule material (the enveloping membrane) consists e.g. of rubber arabic, Gelatin, cellulose acetate phthalate or phenol formaldehyde resin .
Die flammhemmenden Verbindungen, Komponenten a und b, werden nach allgemein bekannten Methoden zu Mikrokapseln verarbeitet.The flame retardant compounds, components a and b, are generalized according to known methods processed into microcapsules.
Die Mikroenkapsulierung bringt, gegenüber der Verwendung von Flammhemmern ohne weitere Massnahmen, einige wesentliche Vorteile: Es findet keine Korrosion der Substrat-Verarbeitungsmaschinen durch die flammhemmenden Verbindungen statt; die Lichtstabilitat der behandelten Substrate wird durch die Flammhemmer nicht beeinflusst; unter der Verarbeitungstemperatur der Substrate flüchtige Flammhemmer dampfen/sublimieren nicht ab; leicht migrierende flammhemmende Verbindungen können nicht an die Substrat-Oberflache "ausblühen". Ganz wesentlich ist auch die Tatsache, dass in Mikrokapseln gefasste Flammhemmer eine merklich bessere Wirkung entfalten als homogen verteilte Flammhemmer.The microencapsulation brings against the use of flame retardants Without further measures, some essential advantages: There is no corrosion of the substrate processing machines by the flame retardant compounds in place; the light stability of the treated Substrate is not affected by the flame retardants; below the processing temperature the substrates volatile flame retardants do not vaporize / sublime; easily migrating flame retardant compounds cannot "bloom" on the substrate surface. Quite essential is also the fact that flame retardants in microcapsules have a noticeably better effect than homogeneously distributed flame retardants.
Es ist anzunehmen, dass die gekapselten Flammhemmer wie folgt wirken: Beim Erreichen einer dem Flammpunkt nahen Temperatur (etwa 2000C) brechen die Kapseln auf, die anorganischen Verbindungen reagieren mit den halogenieren organischen Verbindungen, die Reaktionsprodukte durchdringen das Substrat und entfalten die flammhemmende Wirkung.It can be assumed that the encapsulated flame retardants act as follows: When a temperature close to the flash point (approx. 200 ° C.) is reached, the capsules break open, the inorganic compounds react with the halogenated organic compounds, the reaction products penetrate the substrate and develop the flame retardant effect .
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
- 6 - Case 153-4968- 6 - Case 153-4968
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Mikroenkapsulierung einer oder mehrerer Substanzen, das dadurch gekennzeichnet ist, das man diese, in Gegenwart von Harnstoff zu einer Cellulose-acetat- -phthalat-Lösung fugt und dann der Losung ein (bekanntes) coacervierendes Mittel zufugt.The invention also relates to a method for microencapsulation one or more substances, which is characterized in that this, in the presence of urea to a cellulose acetate phthalate solution and then add a (known) coacervating agent to the solution Funds inflicts.
Im allgemeinen können die Mikrokapseln nach bekannten Methoden, bzw. in Analogie zu den Beispielen 1 bis 3 hergestellt werden.In general, the microcapsules can be prepared by known methods or be prepared in analogy to Examples 1 to 3.
In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben. In the following examples, parts mean parts by weight and Percentages by weight. The temperatures are given in degrees Celsius.
Herstellung von Mikrokapseln mit einer Gelatine/Gummi Arabikum Membrane: Production of microcapsules with a gelatine / gum arabic membrane:
Man bereitet eine 10-%-ige wässrige Gelatine-Losung und eine 10 %-ige wässrige Gummi Arabikum-Lösung, mischt je 50 Teile der beiden Losungen, fugt unter Rühren 400 Teile Wasser von 45° 66,7 Teile chloriertes Paraffin (70 % Chlorgehalt, CP 70 der Firma Hoechst) und 33,3 Teile Sb2Ü3 zur Losung und rührt bis man eine homogene Suspension erhält. Dann fugt man 10 η Essigsäure bis zum Erreichen von pH 4 zu. Dabei bilden sich Gelatine/Gummi Arabikum-Membranen aus, die Teilchen von Paraffin und Sb2Ü3 umhüllen. Man kühlt erst langsam auf 25', dann sehr schnell auf 10", wobei die Membranen sich verfestigen. Zur Aushärtung der Membranen fügt man 40 Teile einer 25-prozentigen, wässrigen Glutaraldehyd-Losung zu, rührt weitere 8 Stunden, wonach die Kapseln abfiltriert, gewaschen und getrocknet werden.A 10% aqueous gelatin solution and a 10% aqueous gum arabic solution are prepared, 50 parts of each of the two solutions are mixed, 400 parts of water at 45 ° are added while stirring, 66.7 parts of chlorinated paraffin (70 % Chlorine content, CP 70 from Hoechst) and 33.3 parts of Sb2Ü3 add to the solution and stir until a homogeneous suspension is obtained. Then 10 η acetic acid is added until pH 4 is reached. Gelatin / arabic gum membranes are formed, which envelop particles of paraffin and Sb2Ü3. It is first cooled slowly to 25 ', then very quickly to 10 ", the membranes solidifying. To harden the membranes, 40 parts of a 25 percent aqueous glutaraldehyde solution are added, the mixture is stirred for a further 8 hours, after which the capsules are filtered off, washed and dried.
ORiGtNAL !NSPECTEDORiGtNAL! NSPECTED
- 7 - Case 153-4968- 7 - Case 153-4968
Beispiel 2Example 2
Herstellung von Mikrokapseln mit einer Gelatine-Membrane:Manufacture of microcapsules with a gelatin membrane:
100 Teile einer 10-%-igen wässrigen Gelatine-Losung werden, unter Röhren, auf 45" erwärmt, mit 250 Teilen (45°warmem) Wasser und 20 Teilen Natriumhexametaphosphat (5 %)/Wasser-Gemisch versetzt. Immer unter Rühren werden sodann 66,7 Teile chloriertes Paraffin (wie im Beispiel 1 angegen) und 33,3 Teile SD2O3 zugefügt; wenn die Mischung homogen ist, wird der pH mit 10 η Essigsäure auf 4 gestellt, wobei die Gelatine sich Membranformig um die Chlorparaffin- und Sb203~Teilchen legt und Mikrokapseln bildet. Die weitere Behandlung der Kapseln erfolgt wie im Beispiel 1 angegeben.100 parts of a 10% aqueous gelatin solution are placed under tubes, heated to 45 ", with 250 parts (45 ° warm) water and 20 parts Sodium hexametaphosphate (5%) / water mixture added. Always under 66.7 parts of chlorinated paraffin (as indicated in Example 1) and 33.3 parts of SD2O3 are then added with stirring; when the mixture is homogeneous is, the pH is adjusted to 4 with 10 η acetic acid, whereby the gelatine forms a membrane around the chlorinated paraffin and Sb203 ~ particles and forms microcapsules. The further treatment of the capsules takes place as indicated in Example 1.
Das Natriumhexanmetaphosphat wird von Gross Giuglio SPA, Monza, Italien, geliefert.The sodium hexane metaphosphate is produced by Gross Giuglio SPA, Monza, Italy, delivered.
Herstellung von Mikrokapseln mit einer Cellulose-acetat-phthalat-Membrane: Production of microcapsules with a cellulose-acetate-phthalate membrane:
40 Teile einer fünfprozentigen wässrigen Cellulose-acetat-phthalat- -Losung werden mit 150 Teilen Wasser, 2 Teilen Harnstoff, 66,7 Teilen Chlorparaffin (wie in Beispiel 1) und 33,3 Teilen SD2O3 versetzt, gerührt bis eine homogene Suspension entsteht, dann mit Glaubersalz versetzt, um das Cellulose-acetat-phthalat zu coacervieren und schliess-Iich fügt man Citronensäure bis zum Erreichen von pH 4 zu. Man rührt noch bis zur vollständigen Polymerisation der Kapsel-Umhüllungen, filtriert die Kapseln ab, wäscht und trocknet sie. Anstelle des Chlorparaffins kann auch dieselbe Menge Octa- oder Decabromdiphenyl oxid oder l,2-Bis-(pentabromphenyloxy)-äthylen eingesetzt werden.40 parts of a five percent aqueous cellulose acetate phthalate Solution are mixed with 150 parts of water, 2 parts of urea, 66.7 parts of chlorinated paraffin (as in Example 1) and 33.3 parts of SD2O3, stirred until a homogeneous suspension is formed, then Glauber's salt is added to coacervate the cellulose acetate phthalate and finally citric acid is added until pH 4 is reached. The mixture is stirred until the capsule shells have completely polymerized and filtered the capsules, washes and dries them. Instead of the chlorinated paraffin, the same amount of octa- or decabromodiphenyl can also be used oxide or 1,2-bis (pentabromophenyloxy) ethylene can be used.
ORiGINAL !NSPECTEDORiGINAL! NSPECTED
- 8 - Case 153-4968- 8 - Case 153-4968
10 Teile Mikrokapseln gemäss Beispiel 3 werden mit 90 Teilen handelsüblichem Hochdruck-Polyäthylen ("Lupolen 2420 F" der Firma BASF), das einen "Melt Flow Index" (MFI) von 0,6 bis 0,9 (gemessen bei 190" und 2,16 kp) aufweist, in einem Walzwerk bei 150" bearbeitet und gemischt. Aus der erhaltenen Masse werden unter einem Druck von 1,25 kg/cm2 und danach 18,75 kg/cm2 während jeweils 90 Sekunden 3 mm dicke Platten hergestellt. Die Entflammbarkeit wird danach dem U.L. 94-Test (Underwriters Laboratories Inc.) geprüft, sie entspricht der Klassifikation V-2.10 parts of microcapsules according to Example 3 are mixed with 90 parts of commercially available high-pressure polyethylene ("Lupolen 2420 F" from BASF), which has a "Melt Flow Index" (MFI) of 0.6 to 0.9 (measured at 190 "and 2 , 16 kp), machined and mixed in a rolling mill at 150 ". Plates 3 mm thick are produced from the mass obtained under a pressure of 1.25 kg / cm 2 and then 18.75 kg / cm 2 for 90 seconds each time. The flammability is then tested using the UL 94 test (Underwriters Laboratories Inc.); it corresponds to classification V-2.
20 Teile Mikrokapseln gemass Beispiel 3 (1. Teil) werden in einem Walzwerk 3 Minuten bei a. 160° mit 80 Teilen handelsüblichem ABS (Cycolac T 10.000) gemischt und wahrend je 90 Sekunden unter einem Druck von erst 1,25 kg/cm2, dann 18,75 kg/cm2 zu 3 mm dicken Platten verpresst. Nach dem Entflammbarkeits-Test U.L. 94 ist die Klassifikation der Platten V-O.20 parts of microcapsules according to Example 3 (1st part) are in a rolling mill for 3 minutes at a. 160 ° mixed with 80 parts of commercially available ABS (Cycolac T 10,000) and pressed for 90 seconds under a pressure of first 1.25 kg / cm 2 , then 18.75 kg / cm 2 to form 3 mm thick sheets. According to the UL 94 flammability test, the classification of the panels is VO.
20 Teile Octabromdiphenyloxid und Sb2U3 im Verhältnis 5:3 enthaltende Mikrokapseln werden analog zur Arbeitsweise des Beispiels 5 mit ABS verarbeitet. Im U.L. 94-Test ist die Klassifikation der erhaltenen Platten V-O.Containing 20 parts of octabromodiphenyl oxide and Sb2U3 in a ratio of 5: 3 Microcapsules are processed analogously to the procedure of Example 5 with ABS. In the U.L. 94 test is the classification of the obtained Plates V-O.
N.B. Gemass dem U.L. 04-Test gibt es drei Klassifikationen: die beste ist V-O, die beiden anderen sind V-I und V-2. Wenn ein Substrat keine Bezeichnung erhält, sagt dies, dass es die Testbedingungen wegen zu grosser Entflammbarkeit nicht bestanden hat.N.B. According to the U.L. 04 test there are three classifications: the best is V-O, the other two are V-I and V-2. If a substrate doesn't have any If it receives a designation, it says that it did not pass the test conditions because it was too flammable.
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